JP2023056833A - Rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

To provide a rotary electric machine capable of suppressing the influence of heat on a member.SOLUTION: A rotary electric machine 1 according to an embodiment includes a frame 2 housing a stator 4 and a rotor 5, a bracket 3 that closes the opening of the frame 2, a shaft 6 fixed to and rotating with the rotor 5, a bearing 7 that rotatably supports the shaft 6, and a radiator 8 mounted on the shaft 6 between the rotor 5 and the bearing 7 in the axial direction and having a heat radiation surface 8a facing the inner surface of the bracket 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、回転電機に関する。 An embodiment of the present invention relates to a rotating electric machine.

従来、固定子と回転子をフレーム内に配置した回転電機において、ファンを設けて冷却することがある(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating electric machine in which a stator and a rotor are arranged in a frame may be cooled by providing a fan (see, for example, Patent Document 1).

特開2019-54650号公報JP 2019-54650 A

しかしながら、従来では、熱が伝わった部材を冷却するという技術的思想に基づいて冷却が行われていたことから、部材への熱の影響そのものを抑制することは困難であった。
そこで、部材への熱の影響を抑制することができる回転電機を提供する。
However, conventionally, cooling has been performed based on the technical concept of cooling the member to which heat has been transferred, so it has been difficult to suppress the effect of heat itself on the member.
Therefore, a rotating electric machine is provided that can suppress the influence of heat on members.

実施形態の回転電機は、固定子および回転子を収容するフレームと、フレームの開口を塞ぐブラケットと、回転子に固定されて共に回転するシャフトと、シャフトを回転可能に支持する軸受けと、軸方向において回転子と軸受けとの間でシャフトに取り付けられていて、ブラケットの内面に対向する放熱面を有する放熱器と、を備える。 A rotating electrical machine according to an embodiment includes a frame that houses a stator and a rotor, a bracket that closes an opening in the frame, a shaft that is fixed to and rotates with the rotor, a bearing that rotatably supports the shaft, and a shaft that supports the shaft in an axial direction. a radiator mounted on the shaft between the rotor and the bearing in and having a heat radiating surface facing the inner surface of the bracket.

第1実施形態による回転電機の構成例を模式的に示す図1 is a diagram schematically showing a configuration example of a rotating electric machine according to a first embodiment; FIG. 放熱器の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of a radiator typically 遮蔽部材の構成例を模式的に示す図The figure which shows the structural example of a shielding member typically. 回転電機の他の構成例を模式的に示す図A diagram schematically showing another configuration example of a rotating electric machine 放熱器の他の構成例を模式的に示す図The figure which shows typically the other structural example of a radiator. 遮蔽部材の他の構成例および取り付け態様例を模式的に示す図FIG. 11 is a diagram schematically showing another configuration example and mounting mode example of the shielding member; 第2実施形態による回転電機の構成例を模式的に示す図A diagram schematically showing a configuration example of a rotating electric machine according to a second embodiment. 遮蔽伝熱部材の構成例を模式的に示す図Schematically showing a configuration example of a shielding heat transfer member 遮蔽伝熱部材の他の構成例を模式的に示す図The figure which shows typically the other structural example of a shielding heat-transfer member. 遮蔽伝熱部材の他の配置態様例を模式的に示す図A diagram schematically showing another arrangement example of the shielding heat transfer member

以下、複数の実施形態について図面を参照しながら説明する。また、各実施形態において実質的に共通する部位には同一符号を付している。 A plurality of embodiments will be described below with reference to the drawings. Also, the same reference numerals are given to substantially common parts in each embodiment.

(第1実施形態)
以下、第1実施形態について説明する。図1に示すように、回転電機1は、両端が開口した筒状に形成されているフレーム2と、フレーム2の両端側の開口を塞ぐブラケット3Aおよびブラケット3Bと、フレーム2の内面に固定されている固定子4と、固定子4の内周側に所定のギャップを設けて配置されている回転子5と、回転子5に取り付けられているシャフト6と、それぞれのブラケット3に設けられていてシャフト6を回転可能に支持する軸受け7と、シャフト6に固定されている放熱器8とを備えている。以下、シャフト6の回転軸(J1)に沿った向きを軸方向と称し、軸方向に垂直な向きを径方向と称し、軸方向周りの向きを周方向と称する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described below. As shown in FIG. 1, a rotating electric machine 1 includes a frame 2 formed in a cylindrical shape with both ends opened, brackets 3A and 3B closing the openings on both ends of the frame 2, and fixed to the inner surface of the frame 2. a rotor 5 arranged with a predetermined gap on the inner peripheral side of the stator 4; a shaft 6 attached to the rotor 5; A bearing 7 for rotatably supporting a shaft 6 and a radiator 8 fixed to the shaft 6 are provided. Hereinafter, the direction along the rotation axis (J1) of the shaft 6 is called the axial direction, the direction perpendicular to the axial direction is called the radial direction, and the direction around the axial direction is called the circumferential direction.

フレーム2は、本実施形態では内周面が円形の円筒状に形成されており、その内周面に固定子4を固定するための図示しない固定構造が設けられている。ブラケット3は、軸受け7を収容しているとともに、軸受け7側から径方向外側に広がった概ね円盤状に形成されており、その内面において周方向の少なくとも一部に、平坦な平坦面3aが形成されている。 In this embodiment, the frame 2 is formed in a cylindrical shape with a circular inner peripheral surface, and a fixing structure (not shown) for fixing the stator 4 is provided on the inner peripheral surface. The bracket 3 accommodates the bearing 7 and is formed in a generally disk-like shape expanding radially outward from the bearing 7 side. It is

固定子4は、周知のように電磁鋼板を円環状に打ち抜いた鉄心片を積層することにより中空に形成されているとともに、内周面にコイルを装着する複数のスロットが形成されている。そのスロットに挿入されたコイルは、軸方向の両端に突出する部位が固定子4の端面に沿って成形されてコイルエンド4aを形成している。このコイルエンド4aは、軸方向および径方向において所定の形状に収まるように形成されている。 As is well known, the stator 4 is formed hollow by laminating iron core pieces obtained by punching electromagnetic steel sheets into a circular shape, and has a plurality of slots for mounting coils on its inner peripheral surface. The coil inserted into the slot forms coil ends 4a in which portions protruding to both ends in the axial direction are formed along the end faces of the stator 4. As shown in FIG. The coil end 4a is formed so as to fit into a predetermined shape in the axial and radial directions.

回転子5は、周知のように電磁鋼板を円環状に打ち抜いた鉄心片を積層することにより形成されており、その中心にシャフト6を挿入する孔部5aが形成されている。本実施形態の場合、誘導式の回転電機1を想定しており、回転子5は、内部に形成されている複数のスロットにアルミニウムや銅などの導体が挿入されているとともに、軸方向の両端に各導体を繋ぐ短絡環5bがフィンを有する形状に形成されている。ただし、回転電機1の構成は一例でありこれに限定されない。 As is well known, the rotor 5 is formed by laminating iron core pieces obtained by punching electromagnetic steel sheets into an annular shape, and a hole 5a into which the shaft 6 is inserted is formed at the center. In the case of this embodiment, an induction-type rotating electric machine 1 is assumed, and the rotor 5 has conductors such as aluminum and copper inserted into a plurality of slots formed therein, and has two ends in the axial direction. A short-circuit ring 5b connecting the conductors to each other is formed in a shape having a fin. However, the configuration of the rotating electrical machine 1 is an example and is not limited to this.

シャフト6は、金属材料で形成されており、回転子5の孔部5aに圧入されていて回転子5とともに回転する回転軸周りに回転する。また、シャフト6は、回転子5の両側に対応する位置に、軸方向における回転子5と逆側が相対的に径小となる段差が形成されており、この段差によって放熱器8を取り付ける位置が規定される。 The shaft 6 is made of a metal material, is press-fitted into the hole 5 a of the rotor 5 , and rotates around a rotation axis that rotates together with the rotor 5 . Further, the shaft 6 is formed with steps at positions corresponding to both sides of the rotor 5 so that the diameter on the side opposite to the rotor 5 in the axial direction is relatively small. Defined.

放熱器8は、例えばステンレス鋼などの金属材料で形成されており、軸方向において回転子5と軸受け7との間となる位置でシャフト6に固定されている。また、放熱器8は、シャフト6側から径方向外側に広がる形状に形成されていて、ブラケット3の内面ここでは平坦面3aに対向する平坦な放熱面8aを有している。以下、放熱面8aが形成されている部位を、便宜的に放熱部8bとも称する。 The radiator 8 is made of a metal material such as stainless steel, and is fixed to the shaft 6 at a position between the rotor 5 and the bearing 7 in the axial direction. The heat radiator 8 is formed in a shape extending radially outward from the shaft 6 side, and has a flat heat radiation surface 8a facing the inner surface of the bracket 3, here the flat surface 3a. Hereinafter, the portion where the heat dissipation surface 8a is formed is also referred to as a heat dissipation portion 8b for convenience.

具体的には、放熱器8は、図2に示すように、軸方向から見た正面視においてその外形が円形に形成されているとともに、その中心にシャフト6が挿入される挿入孔8cが形成されている。この挿入孔8cには、周方向の一部にシャフト6のキーが挿入されるキー溝8dが形成されており、シャフト6との相対的な位置ずれが防止されている。また、本実施形態では、放熱器8には径方向外側から挿入孔8cの内面まで連通している固定孔6eが設けられており、例えばボルトによってシャフト6に固定される。ただし、圧入のみ、あるいは、ボルトのみで固定する構成とすることもできる。 Specifically, as shown in FIG. 2, the radiator 8 has a circular outer shape when viewed from the front in the axial direction, and an insertion hole 8c into which the shaft 6 is inserted is formed at the center. It is A key groove 8d into which a key of the shaft 6 is inserted is formed in a part of the circumferential direction of the insertion hole 8c, thereby preventing a relative displacement with respect to the shaft 6. As shown in FIG. Further, in this embodiment, the radiator 8 is provided with a fixing hole 6e that communicates from the radially outer side to the inner surface of the insertion hole 8c, and is fixed to the shaft 6 by, for example, bolts. However, it is also possible to adopt a configuration in which only press fitting or only bolts are used for fixing.

また、放熱器8は、径方向から視た側面視として示すように、固定子4や回転子5側となる図示右方側が、短絡環5bやコイルエンド4aと干渉しない形状に形成されている。本実施形態では、放熱器8は、短絡環5bやコイルエンド4aを避けるために段差状に形成されている。また、放熱器8は、軸受け7側となる図示右方側の表面に、軸受け7と干渉しないように所定の直径で表面から窪んだ逃げ部8eが形成されている。そして、逃げ部8eの外周側に形成される平坦な面が本実施形態における放熱面8aとなる。 In addition, as seen in a side view in the radial direction, the radiator 8 is formed so that the right side of the drawing, which is on the side of the stator 4 and the rotor 5, does not interfere with the short-circuit ring 5b and the coil end 4a. . In this embodiment, the radiator 8 is formed stepwise to avoid the short-circuit ring 5b and the coil end 4a. Further, the radiator 8 is formed with a relief portion 8e recessed from the surface with a predetermined diameter so as not to interfere with the bearing 7 on the surface on the right side in the drawing, which is on the side of the bearing 7 . A flat surface formed on the outer peripheral side of the relief portion 8e serves as the heat dissipation surface 8a in this embodiment.

この放熱器8は、例えば短い円柱状の金属材料を削り出すことにより形成されており、図示左方側の表面が挿入孔8c側から放熱面8aの外縁まで連続している。また、放熱器8は、シャフト6に取り付けられた際には挿入孔8cがシャフト6で塞がれる。そのため、放熱器8は、シャフト6に取り付けられた状態においては、図示左方側の端部にフランジ状の放熱部8bが形成されていて、その表面が放熱面8aとなる有底円筒状の構造となっている。 The radiator 8 is formed, for example, by cutting out a short cylindrical metal material, and the surface on the left side of the drawing is continuous from the insertion hole 8c side to the outer edge of the heat dissipation surface 8a. Moreover, when the radiator 8 is attached to the shaft 6 , the insertion hole 8 c is closed by the shaft 6 . Therefore, when the radiator 8 is attached to the shaft 6, a flange-shaped heat radiating portion 8b is formed at the end on the left side of the drawing, and the surface thereof serves as the heat radiating surface 8a. It has a structure.

そして、放熱器8は、図1に示すように、軸方向から見た状態において、放熱部8bの一点鎖線(DL1)にて示す外縁が、固定子4の軸方向の端部に形成されているコイルエンド4aの一点鎖線(DL2)にて示す内縁に径方向において掛かる大きさに形成されている。そのため、放熱器8の放熱面8aは、ブラケット3の平坦面3aと所定の間隔を介して平行な状態、つまりは、平坦面3aに対向した状態となる。また、シャフト6が回転して放熱器8が回転した場合も、放熱面8aと平坦な平坦面3aとが所定の間隔を介して対向した状態になる。 As shown in FIG. 1, the radiator 8 has an outer edge indicated by a dashed line (DL1) of the heat radiating portion 8b formed at the axial end of the stator 4 when viewed from the axial direction. The coil end 4a is formed to have a size that overlaps the inner edge indicated by the dashed line (DL2) of the coil end 4a in the radial direction. Therefore, the heat radiation surface 8a of the radiator 8 is parallel to the flat surface 3a of the bracket 3 with a predetermined gap therebetween, that is, the heat radiation surface 8a faces the flat surface 3a. Further, when the shaft 6 rotates and the radiator 8 rotates, the heat radiation surface 8a and the flat flat surface 3a face each other with a predetermined gap therebetween.

この放熱器8の挿入孔8cの直径(R1)はシャフト6の直径に基づいて設定することができる。また、放熱器8の図示右方から1つ目の段差部の直径(R2)および2つ目の段落の直径(R3)は、短絡環5bやコイルエンド4aに接触しない状態であって且つ所定の絶縁距離を確保できる大きさに設定することができる。ただし、1つ目の段差部の直径(R2)は、シャフト6と接触することでシャフト6からの熱が伝わる部位となることから、可能な範囲で大きくすることが望ましい。 The diameter (R1) of the insertion hole 8c of the radiator 8 can be set based on the diameter of the shaft 6. As shown in FIG. In addition, the diameter (R2) of the first stepped portion and the diameter (R3) of the second step from the right side of the radiator 8 in the figure are set so that they do not come into contact with the short-circuit ring 5b and the coil end 4a and are set to a predetermined value. can be set to a size that can secure an insulation distance of However, the diameter (R2) of the first stepped portion is desirably as large as possible because it becomes a portion where heat from the shaft 6 is transferred when it comes into contact with the shaft 6 .

また、放熱器8の全体の直径(R4)は、フレーム2の大きさやフレーム2の内部構造などに応じて適宜設定することができる。また、逃げ部8eの直径(R5)は、軸受け7と干渉しない範囲であって、後述するようにブラケット3に熱を放出する部位となる放熱面8aの幅(W1)を可能な範囲で大きくできるように設定することが望ましい。 Also, the overall diameter (R4) of the radiator 8 can be appropriately set according to the size of the frame 2, the internal structure of the frame 2, and the like. The diameter (R5) of the relief portion 8e is within a range that does not interfere with the bearing 7. As will be described later, the width (W1) of the heat radiation surface 8a, which is a portion that radiates heat to the bracket 3, is made as large as possible. It is desirable to set it so that

また、放熱器8の全体の厚み(T1)は、回転子5と軸受け7との距離などに応じて設定することができるが、放熱面8aと平坦面3aとの距離が可能な範囲で短くなるように設定することが望ましい。また、放熱部8bの厚み(T2)は、コイルエンド4aとの間に所定の絶縁距離を確保できる状態で、蓄熱量を多くするために可能な範囲で厚くすることが望ましい。また、挿入孔8cの厚み(T3)つまりは挿入孔8cの軸方向の長さは、シャフト6と接触してシャフト6からの熱が伝わる部位であることから可能な範囲で厚くすることが望ましい。 Also, the overall thickness (T1) of the radiator 8 can be set according to the distance between the rotor 5 and the bearing 7, etc. However, it is possible to keep the distance between the heat radiating surface 8a and the flat surface 3a as short as possible. It is desirable to set Moreover, it is desirable that the thickness (T2) of the heat radiating portion 8b be as large as possible in order to increase the heat storage amount while ensuring a predetermined insulating distance from the coil end 4a. Also, the thickness (T3) of the insertion hole 8c, that is, the axial length of the insertion hole 8c, is a portion that contacts the shaft 6 and conducts heat from the shaft 6, so it is desirable to increase the thickness as much as possible. .

この放熱部8bには、図1に示すように、コイルエンド4a側の面に遮蔽部材9が設けられている。この遮蔽部材9は、コイルエンド4aから放熱器8への直接的な熱輻射の少なくとも一部を遮るものであり、耐熱性を有するとともに放熱器8に比べて相対的に熱伝導性が低い材料で形成されている。本実施形態では、遮蔽部材9は、耐熱性のゴム材料で形成し、そのコイルエンド4a側の面に例えばアルミニウム箔のような反射率の高い部材を張り付けて形成されている。 As shown in FIG. 1, the heat radiating portion 8b is provided with a shielding member 9 on the surface on the side of the coil end 4a. The shielding member 9 blocks at least part of direct heat radiation from the coil end 4a to the radiator 8, and is made of a material having heat resistance and relatively low thermal conductivity compared to the radiator 8. is formed by In this embodiment, the shielding member 9 is made of a heat-resistant rubber material, and is formed by attaching a highly reflective member such as aluminum foil to the surface on the side of the coil end 4a.

この遮蔽部材9は、例えば耐熱性の接着剤によって放熱部8bのコイルエンド4a側の面に張り付けられている。ただし、遮蔽部材9は、ゴム材料に限らず耐熱性の樹脂材料などで形成することができるし、接着に限らず例えば遮蔽部材9側あるいは放熱面8a側からねじ止めすることで放熱器8に取り付けたり、接着およびねじ止めにより放熱器8に取り付けたりすることができる。 The shielding member 9 is adhered to the coil end 4a side surface of the heat radiating portion 8b with, for example, a heat-resistant adhesive. However, the shielding member 9 is not limited to a rubber material, and can be formed of a heat-resistant resin material or the like. It can be attached or attached to the radiator 8 by gluing and screwing.

この遮蔽部材9は、図3に示すようにその外径(R10)が概ね放熱器8の直径(R1)と同じか若干小さく、その内径(R7)が放熱器8の2つ目の段落の直径(R3)よりも若干大きく、その厚み(T10)が概ね放熱部8bの厚み(T2)と同じ程度に設定されている。そのため、遮蔽部材9は、放熱部8bに取り付けられた状態において、放熱部8bの径方向および周方向のほぼ全域をコイルエンド4a側から遮蔽している。 As shown in FIG. 3, the shielding member 9 has an outer diameter (R10) approximately equal to or slightly smaller than the diameter (R1) of the radiator 8, and an inner diameter (R7) of the second paragraph of the radiator 8. It is slightly larger than the diameter (R3), and its thickness (T10) is set to be approximately the same as the thickness (T2) of the heat radiating portion 8b. Therefore, when the shielding member 9 is attached to the heat radiating portion 8b, the shielding member 9 shields substantially the entire area in the radial direction and the circumferential direction of the heat radiating portion 8b from the coil end 4a side.

つまり、遮蔽部材9は、コイルエンド4aから放熱器8への直接的な熱輻射の少なくとも一部を遮るものであり、本実施形態の場合であれば、放熱器8の放熱部8bへの直接的な熱輻射を遮っている。なお、遮蔽部材9は、図3に示したような円環状のものに限らず、例えば周方向に複数個に分割されたものを組み合わせる構成とすることができる。 That is, the shielding member 9 blocks at least part of the direct heat radiation from the coil end 4a to the radiator 8. blocks heat radiation. The shielding member 9 is not limited to the ring-shaped one shown in FIG.

次に上記した構成の作用について説明する。
前述のように、従来の冷却手法は熱が伝わった部材を冷却するという技術的思想に基づいてなされていたことから、部材への熱の影響そのものを抑制することは困難であった。例えば、運転時にコイルが発熱した場合、その熱はシャフト6に伝わり、シャフト6を経由して軸受け7にも伝わることになる。そして、軸受け7は、熱が過剰に伝わると、熱膨張による寸法のずれや潤滑油の劣化などにより損傷するおそれがある。
Next, the operation of the configuration described above will be described.
As described above, since the conventional cooling method is based on the technical concept of cooling the member to which heat is transferred, it has been difficult to suppress the effect of heat itself on the member. For example, when the coil generates heat during operation, the heat is transmitted to the shaft 6 and then to the bearing 7 via the shaft 6 . If heat is transferred excessively, the bearing 7 may be damaged due to dimensional deviation due to thermal expansion, deterioration of lubricating oil, or the like.

そこで、本実施形態では、放熱器8を回転電機1に設けている。例えば、図4に比較例として示すように、放熱器8を設けていない従来型回転電機101の場合には、白矢印(V1)にて模式的に示す熱がシャフト6に伝わった場合には、その熱は概ねそのまま軸受け7側まで伝わることになる。その結果、シャフト6を物理的に支持いている軸受け7に熱が伝わり、軸受け7の温度が上昇して上記したような損傷を招くおそれがある。 Therefore, in this embodiment, the radiator 8 is provided in the rotary electric machine 1 . For example, as shown as a comparative example in FIG. , the heat is transmitted almost as it is to the bearing 7 side. As a result, heat is transferred to the bearing 7 that physically supports the shaft 6, and the temperature of the bearing 7 rises, which may cause damage as described above.

これに対して、実施例として示す本実施形態により回転電機1の場合には、白矢印(V1)にて示す熱がシャフト6に伝わったとしても、その熱は、一部が白矢印(V2)にて示すように放熱器8に伝わるとともに、残りが白矢印(V3)にて示すように軸受け7側に伝わることになる。そして、放熱器8に伝わった熱は白矢印(V4)にて示すように放熱面8aから輻射によってブラケット3に伝えられ、ブランケットの外表面から外部に放出されることになる。 On the other hand, in the case of the rotary electric machine 1 according to this embodiment shown as an example, even if the heat indicated by the white arrow (V1) is transmitted to the shaft 6, part of the heat is ), and the rest is transmitted to the bearing 7 as indicated by a white arrow (V3). The heat transmitted to the heat radiator 8 is transmitted to the bracket 3 by radiation from the heat radiation surface 8a as indicated by the white arrow (V4), and is released to the outside from the outer surface of the blanket.

これにより、本実施形態の回転電機1は、従来型回転電機101と比較して軸受け7に伝わる熱を削減すること、つまりは、軸受け7への熱の影響そのものを抑制することができる。そして、軸受け7への熱の影響が抑制されれば、軸受け7の温度の上昇も抑制されることから、上記したような損傷を招くおそれを低減することができる。 As a result, the rotary electric machine 1 of the present embodiment can reduce the heat transmitted to the bearings 7 compared to the conventional rotary electric machine 101 , that is, the effect of the heat itself on the bearings 7 can be suppressed. If the influence of heat on the bearing 7 is suppressed, the rise in the temperature of the bearing 7 is also suppressed, so that the possibility of causing damage as described above can be reduced.

ところで、コイルエンド4aは、回転電機1内で比較的高温になる部位であり、そのコイルエンド4aからは、黒矢印(R1)にて示すように輻射熱が放出される。その場合、輻射熱によって放熱部8bの温度が上昇すると、放熱面8aからの放熱性能が低下するおそれがあるとともに、シャフト6から奪う熱量も低下するおそれがある。そのため、回転電機1は、軸方向においてコイルエンド4aの側方に位置している放熱部8bのコイルエンド4a側に遮蔽部材9を設けている。これにより、コイルエンド4aからの熱輻射によって放熱部8bからの放熱が低下することを抑制できる。 By the way, the coil end 4a is a portion that becomes relatively hot in the rotary electric machine 1, and radiant heat is emitted from the coil end 4a as indicated by the black arrow (R1). In this case, if the temperature of the heat radiating portion 8b rises due to the radiant heat, the heat radiating performance from the heat radiating surface 8a may deteriorate, and the amount of heat taken from the shaft 6 may also decrease. Therefore, the rotary electric machine 1 is provided with the shielding member 9 on the coil end 4a side of the heat radiating portion 8b located on the side of the coil end 4a in the axial direction. As a result, it is possible to prevent the heat radiation from the coil end 4a from lowering the heat radiation from the heat radiation portion 8b.

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
回転電機1は、固定子4および回転子5を収容するフレーム2と、フレーム2の開口を塞ぐブラケット3と、回転子5に固定されて共に回転するシャフト6と、シャフト6を回転可能に支持する軸受け7と、軸方向において回転子5と軸受け7との間でシャフト6に取り付けられていて、ブラケット3の内面に対向する放熱面8aを有する放熱器8とを備えている。これにより、シャフト6に伝わった熱を、回転電機1を構成する例えば軸受け7のような部材に伝わる前に放出することができ、部材への熱の影響そのものを抑制することができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
The rotary electric machine 1 includes a frame 2 that houses a stator 4 and a rotor 5, a bracket 3 that closes an opening of the frame 2, a shaft 6 that is fixed to the rotor 5 and rotates together, and a shaft 6 that is rotatably supported. and a radiator 8 which is attached to the shaft 6 between the rotor 5 and the bearing 7 in the axial direction and which has a heat radiation surface 8 a facing the inner surface of the bracket 3 . As a result, the heat transmitted to the shaft 6 can be released before it is transmitted to the members constituting the rotating electric machine 1, such as the bearings 7, so that the influence of the heat itself on the members can be suppressed.

また、回転電機1は、放熱器8が、軸方向から見た状態において放熱面8aの外縁がコイルエンド4aの内縁に掛かる大きさに形成されている。つまり、放熱面8aは、径方向にある程度広がった大きさに形成されている。これにより、放熱面8aとブランケットとが対向する面積を大きく設定することができ、放熱面8aからブランケットへの放熱量を増加させることができ、放熱器8の放熱性能を向上させることができる。なお、シャフト6および放熱器8に例えばねじ加工を施すことなどにより、回転子5の軸方向の両側に放熱器8を取り付けることができる。 Further, in the rotary electric machine 1, the radiator 8 is formed in such a size that the outer edge of the heat dissipation surface 8a overlaps the inner edge of the coil end 4a when viewed from the axial direction. In other words, the heat dissipation surface 8a is formed to have a size that extends radially to some extent. As a result, the opposing area between the heat dissipation surface 8a and the blanket can be set large, the amount of heat dissipation from the heat dissipation surface 8a to the blanket can be increased, and the heat dissipation performance of the radiator 8 can be improved. The radiators 8 can be attached to both sides of the rotor 5 in the axial direction by, for example, threading the shaft 6 and the radiator 8 .

また、回転電機1は、放熱器8のコイルエンド4a側に取り付けられ、コイルエンド4aから放熱器8への直接的な熱輻射の少なくとも一部を遮る遮蔽部材9を備えている。これにより、運転中に比較的高温になるコイルエンド4aからの熱が放熱器8に伝わることを抑制でき、放熱器8の放熱性能が低下することを抑制できる。 The rotating electric machine 1 also includes a shielding member 9 that is attached to the coil end 4a side of the radiator 8 and blocks at least part of direct heat radiation from the coil end 4a to the radiator 8 . As a result, the heat from the coil end 4a, which reaches a relatively high temperature during operation, can be prevented from being transferred to the radiator 8, and the heat dissipation performance of the radiator 8 can be prevented from deteriorating.

さて、実施形態では外周側に複数の段差を有する放熱器8を例示したが、例えば図5に形状例その1として示す放熱器8Aのように、外縁に段差を設けない構成とすることができる。これにより、コイルエンド4aとの絶縁距離を確保し易くなる。また、回転子5がフィン形状部分を備えていない場合には、コイルエンド4aとの絶縁距離を確保した上で、シャフト6と接する部位の断面視での幅(W10)を可能な範囲で大きくすることにより、シャフト6から伝わる熱量を増加させることができる。つまり、シャフト6からの熱を効率的に放熱面8aから放出させることができる。 In the embodiment, the radiator 8 having a plurality of steps on the outer peripheral side was exemplified. However, it is possible to adopt a configuration in which no steps are provided on the outer edge, such as a radiator 8A shown as a shape example 1 in FIG. 5, for example. . This makes it easier to secure the insulation distance from the coil end 4a. In addition, when the rotor 5 does not have a fin-shaped portion, the width (W10) of the portion in contact with the shaft 6 in a cross-sectional view is increased as much as possible after securing an insulation distance from the coil end 4a. By doing so, the amount of heat transferred from the shaft 6 can be increased. That is, the heat from the shaft 6 can be efficiently radiated from the heat radiation surface 8a.

また、形状例その2として示す放熱器8Bのように、コイルエンド4a側の外縁や軸受け7側に内縁を傾斜状に形成する構成とすることができる。この場合、外縁または内縁の一方を傾斜状に形成することもできる。また、形状例その3として示す放熱器8Cのように、例えば軸受け7がブランケットの内面よりも外側に配置される構造の場合には、概ね円筒状の本体にフランジ状の放熱部8bを設けたようなシンプルな構成とすることもできる。これらのような構成によっても、コイルエンド4aとの絶縁距離を確保しつつ放熱面8a積も確保することができるとともに、容易に製造することもできる。 In addition, as in the radiator 8B shown as the shape example 2, the outer edge on the coil end 4a side and the inner edge on the bearing 7 side may be inclined. In this case, either the outer edge or the inner edge can also be formed to be slanted. Further, in the case of a structure in which the bearing 7 is arranged outside the inner surface of the blanket, for example, as in the radiator 8C shown as the shape example 3, a flange-shaped heat radiating portion 8b is provided on the substantially cylindrical main body. A simple configuration such as With such a configuration as well, it is possible to secure the area of the heat radiation surface 8a while securing the insulation distance from the coil end 4a, and it is possible to manufacture easily.

また、実施形態では放熱部8bのコイルエンド4a側の面に遮蔽部材9を設ける構成を例示したが、図6に取り付け例その1として示すように、放熱器8の段差の部位にそれぞれ大きさが異なる遮蔽部材9Aや遮蔽部材9Bを取り付ける構成とすることができる。また、取り付け例その2として示すように、放熱器8の段差を径方向外側から覆う態様の遮蔽部材9Cや遮蔽部材9Dを設け、軸方向および径方向外側の少なくとも一方においてコイルエンド4aからの熱輻射を遮る構成とすることもできる。 Further, in the embodiment, the shield member 9 is provided on the surface of the heat radiating portion 8b on the side of the coil end 4a, but as shown in FIG. The shielding member 9A and the shielding member 9B having different thicknesses can be attached. In addition, as shown in mounting example 2, a shielding member 9C and a shielding member 9D are provided to cover the steps of the heat sink 8 from the outside in the radial direction, so that the heat from the coil end 4a is removed at least either in the axial direction or the outside in the radial direction. It can also be configured to block radiation.

また、取り付け例その3として示すように、例えば放熱器8Aのような他の構造においても、例えば軸方向および径方向外側の少なくとも一方においてコイルエンド4aからの熱輻射を遮る構成とすることができる。また、遮蔽部材9を逃げ部8eに設けることもできる。これにより、放熱器8から軸受け7への直接的な熱輻射が遮られ、軸受け7の温度上昇を抑制することができる。 In addition, as shown in mounting example 3, other structures such as the radiator 8A can also be configured to block heat radiation from the coil end 4a in at least one of the axial direction and the radial direction outside, for example. . Also, the shielding member 9 can be provided in the relief portion 8e. As a result, direct heat radiation from the heat radiator 8 to the bearing 7 is blocked, and the temperature rise of the bearing 7 can be suppressed.

このように、遮蔽部材9をコイルエンド4aと対向する部位に設ける構成とすることにより、コイルエンド4aから放熱器8への直接的な熱輻射を遮ることができるとともに、放熱器8においては、遮蔽部材9を設けた位置からの放熱が抑制されることによって相対的に放熱面8aからの放熱量が増加し、ブラケット3への熱の移動効率、つまりは、ブラケット3を介した放熱効率を向上させることができる。 In this way, by providing the shielding member 9 at a portion facing the coil end 4a, direct heat radiation from the coil end 4a to the radiator 8 can be blocked, and in the radiator 8, Since the heat radiation from the position where the shielding member 9 is provided is suppressed, the heat radiation amount from the heat radiation surface 8a relatively increases, and the heat transfer efficiency to the bracket 3, that is, the heat radiation efficiency via the bracket 3 is reduced. can be improved.

実施形態では軸受け7への熱の影響が抑えられることを説明したが、回転電機1の外部でシャフト6に取り付けられる部材への熱の影響を抑制することもできる。すなわち、放熱器8は、回転電機1を構成する部材、および、シャフト6に取り付けられる部材への熱の影響を抑制することができる。また、実施形態では回転子5を挟んだ両側に放熱器8を設ける構成を例示したが、いずれか一方に放熱器8を設ける構成とすることができる。 Although it has been described in the embodiment that the influence of heat on the bearing 7 is suppressed, the influence of heat on members attached to the shaft 6 outside the rotary electric machine 1 can also be suppressed. That is, the radiator 8 can suppress the influence of heat on the members forming the rotating electric machine 1 and the members attached to the shaft 6 . Further, in the embodiment, the configuration in which the radiators 8 are provided on both sides of the rotor 5 is illustrated, but the configuration in which the radiators 8 are provided on either one of them is also possible.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態の回転電機1の主たる構成は第1実施形態と共通するため、実質的に共通する部位には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described below. Since the main configuration of the rotary electric machine 1 of the second embodiment is common to that of the first embodiment, substantially common parts are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本実施形態の回転電機10は、図7に示すように、フレーム2、ブラケット3Aおよびブラケット3B、固定子4、回転子5、シャフト6、軸受け7、放熱器8、および、フレーム2の内面に取り付けられている遮蔽伝熱部材11を備えている。この遮蔽伝熱部材11は、図8に示すように、中空の円環状に形成されている遮蔽板11aと、遮蔽板11aの外縁から立ち上がって軸方向に延びている壁部11bとを有しており、その断面が概ねL字状に形成されている。この遮蔽伝熱部材11は、伝熱性を有する例えば金属材料などにより形成されている。 As shown in FIG. 7, the rotary electric machine 10 of this embodiment includes a frame 2, brackets 3A and 3B, a stator 4, a rotor 5, a shaft 6, bearings 7, a radiator 8, and the inner surface of the frame 2. It has a shielded heat transfer member 11 attached. As shown in FIG. 8, the shielding heat transfer member 11 has a shielding plate 11a formed in a hollow annular shape and a wall portion 11b rising from the outer edge of the shielding plate 11a and extending in the axial direction. and its cross section is generally L-shaped. The shielding heat transfer member 11 is made of, for example, a metal material having heat transfer properties.

このとき、遮蔽伝熱部材11の全体の直径は、フレーム2の内面に取り付け可能な大きさに設定されている。また、壁部11bの軸方向の幅(W20)は、フレーム2の内面に取り付け可能な範囲で適宜設定することができる。この壁部11bには、フレーム2の内面に固定するためのねじ穴11cが複数個所に形成されている。また、遮蔽板11aの径方向の幅(W21)は、フレーム2に取り付けた際に放熱器8に接触しない範囲に設定されている。 At this time, the overall diameter of the shielding heat transfer member 11 is set to a size that allows it to be attached to the inner surface of the frame 2 . Further, the width (W20) of the wall portion 11b in the axial direction can be appropriately set within a range in which the wall portion 11b can be attached to the inner surface of the frame 2. As shown in FIG. A plurality of screw holes 11c for fixing to the inner surface of the frame 2 are formed in the wall portion 11b. In addition, the radial width (W21) of the shielding plate 11a is set within a range in which the shielding plate 11a does not come into contact with the radiator 8 when attached to the frame 2. As shown in FIG.

そして、遮蔽伝熱部材11は、図7に示すように、軸方向において遮蔽板11aがコイルエンド4aと放熱器8との間に位置する状態で壁部11bがフレーム2に固定されることで取り付けられる。ただし、遮蔽伝熱部材11とコイルエンド4aとの間は、所定の絶縁距離が確保された状態となっている。これにより、黒矢印(R1)にて示すコイルエンド4aからの輻射熱は、放熱器8ここでは放熱部8bへの放射が遮蔽伝熱部材11によって遮られることになる。 As shown in FIG. 7, the shielding heat transfer member 11 is formed by fixing the wall portion 11b to the frame 2 while the shielding plate 11a is positioned between the coil end 4a and the radiator 8 in the axial direction. It is attached. However, a predetermined insulating distance is ensured between the shield heat transfer member 11 and the coil end 4a. As a result, radiation heat from the coil end 4a indicated by the black arrow (R1) is blocked by the shielding heat transfer member 11 from radiation to the radiator 8, here the radiation portion 8b.

このように、フレーム2に取り付けられ、放熱器8とコイルエンド4aとの間に位置してコイルエンド4aから放熱器8への直接的な熱輻射の少なくとも一部を遮るとともに、コイルエンド4aから受けた熱をフレーム2に伝える遮蔽伝熱部材11を設けることによっても、放熱部8bの温度上昇を抑制することができ、シャフト6から伝わった熱をブラケット3に放出し易くなることから、部材への熱の影響そのものを抑制することができる。 In this way, it is attached to the frame 2 and positioned between the radiator 8 and the coil end 4a to block at least part of the direct heat radiation from the coil end 4a to the radiator 8, By providing the shield heat transfer member 11 that transfers the received heat to the frame 2, the temperature rise of the heat dissipation portion 8b can be suppressed, and the heat transferred from the shaft 6 can be easily released to the bracket 3. It is possible to suppress the effect of heat itself on the

ところで、遮蔽伝熱部材11は、上記した円環状に限らず、複数個を組み合わせることによって全体として概ね円環状に熱輻射を遮ることができる構成とすることができる。例えば、図9に形状例その1として示すように、図8に示した遮蔽伝熱部材11を周方向に分割した態様のパーツ12Aを組み合わせる構成とすることができる。なお、図9では、説明のために遮蔽板11aと壁部11bに対応する位置に符号を付している。このとき、パーツ12Aの中心角(α)は適宜設定できるが、必ずしも同一形状のものを配置する必要は無く、例えば中心角が30度、45度、60度のものを組み合わせて遮蔽伝熱部材11とすることができる。 By the way, the shielding heat transfer member 11 is not limited to the annular shape described above, and can be configured to block heat radiation in a substantially annular shape as a whole by combining a plurality of members. For example, as shown in FIG. 9 as a shape example 1, parts 12A obtained by dividing the shielding heat transfer member 11 shown in FIG. 8 in the circumferential direction can be combined. In addition, in FIG. 9, the positions corresponding to the shield plate 11a and the wall portion 11b are denoted by reference numerals for the sake of explanation. At this time, the center angle (α) of the part 12A can be set as appropriate, but it is not necessary to arrange parts of the same shape. 11.

あるいは、遮蔽伝熱部材11は、形状例その2として示すように、壁部11bを直線状に形成し、その壁部11bと繋がっている遮蔽板11aの図示下端側つまりは放熱器8側となる形状のパーツ12Bを、放熱器8を避ける円弧状に形成することができる。また、遮蔽伝熱部材11は、形状例その3として示すように、形状例その2に示したものを図示左右方向において例えば2分割した形状のパーツ12Cを用いて構成することもできる。 Alternatively, as shown in Shape Example 2, the shielding heat transfer member 11 has a wall portion 11b formed in a straight line, and the lower end side of the shielding plate 11a connected to the wall portion 11b, that is, the radiator 8 side. The shape of the part 12B can be formed in an arc shape that avoids the radiator 8. As shown in FIG. Further, as shown in Shape Example 3, the shielding heat transfer member 11 can also be configured by using a part 12C having a shape obtained by dividing the shape shown in Shape Example 2 into two in the horizontal direction of the drawing, for example.

また、遮蔽伝熱部材11は、形状例その4として示すように、壁部11b側と遮蔽板11a側とを別部材としたパーツ12Dを用い、両者をねじ止めしてフレーム2の内面に取り付けたり、壁部11bを予めフレーム2の内面に取り付けておき、必要な作業が完了した後に遮蔽板11aを取り付けたりする構成とすることができる。 The shielding heat transfer member 11 uses a part 12D in which the wall portion 11b side and the shielding plate 11a side are separate members, as shown in Shape Example No. 4. Alternatively, the wall portion 11b may be attached to the inner surface of the frame 2 in advance, and the shielding plate 11a may be attached after the necessary work is completed.

これらのように遮蔽伝熱部材11を複数のパーツ12で構成することにより、また、壁部11bや遮蔽板11aの形状を異ならせたものを組み合わせ可能とすることにより、例えば図10に示す回転電機20のように、フレーム2Aの内面が完全な円形ではない場合や、例えば端子を引き出す部位のように構造上避けることが難しい構造物21がある場合などにおいても、パーツ12を複数あるいは異なる形状のものを組み合わせることで、コイルエンド4aと図示しない放熱器8との間を全体として概ね環状に遮蔽する遮蔽伝熱部材11を配置することができる。 By configuring the shielding heat transfer member 11 with a plurality of parts 12 as described above, and by enabling combinations of wall portions 11b and shielding plates 11a with different shapes, for example, the rotation shown in FIG. Even in the case where the inner surface of the frame 2A is not completely circular, as in the electric machine 20, or in the case where there is a structure 21 that is structurally difficult to avoid, such as a portion where terminals are pulled out, the parts 12 may be formed in a plurality of or different shapes. By combining the above, it is possible to dispose the shielding heat transfer member 11 that shields the space between the coil end 4a and the radiator 8 (not shown) in a substantially annular shape as a whole.

このとき、各パーツ12を周方向に隙間なく配置することもできるが、図10に示したように、パーツ12間に隙間が存在していてもよい。これは、放熱器8は回転することから、放熱器8の同じ部位が隙間からの熱輻射によって加熱され続けるおそれが少ないと考えられるためである。 At this time, the parts 12 can be arranged without gaps in the circumferential direction, but gaps may exist between the parts 12 as shown in FIG. This is because, since the radiator 8 rotates, there is little possibility that the same portion of the radiator 8 will continue to be heated by heat radiation from the gap.

また、第1実施形態の回転電機1と組み合わせて、遮蔽部材9と遮蔽伝熱部材11とを設ける構成とすることができる。この場合、図1に示す回転電機1の例えば図示左方側のようにコイルエンド4aと放熱器8との距離が比較的短い場合には遮蔽部材9を設け、図示右方側のようにコイルエンド4aと放熱器8との距離が比較的長い場合には遮蔽部材9と遮蔽伝熱部材11とを設ける構成とすることができる。例えば、フレーム2に固定した固定子4の内周側に回転子5およびシャフト6を挿入する組み立て順の場合には、挿入方向における先端側には放熱器8を設けず、挿入方向における後端側に予め放熱器8を取り付けた状態で挿入することで、回転子5の軸方向の一方の側に放熱器8を容易に配置することができる。 Further, in combination with the rotary electric machine 1 of the first embodiment, the shielding member 9 and the shielding heat transfer member 11 can be provided. In this case, if the distance between the coil end 4a and the radiator 8 is relatively short, for example, on the left side of the drawing of the rotary electric machine 1 shown in FIG. If the distance between the end 4a and the radiator 8 is relatively long, the shielding member 9 and the shielding heat transfer member 11 may be provided. For example, in the case of an assembly order in which the rotor 5 and the shaft 6 are inserted into the inner peripheral side of the stator 4 fixed to the frame 2, the radiator 8 is not provided on the front end side in the insertion direction, and the rear end in the insertion direction is installed. The radiator 8 can be easily arranged on one side of the rotor 5 in the axial direction by inserting the rotor 5 with the radiator 8 attached in advance.

また、軸方向の両側のうち一方の側に放熱器8が設けられ、他方の側に放熱器8が設けられていない場合において、放熱器8が設けられていない側に遮蔽伝熱部材11を設ける構成とすることができる。これにより、コイルエンド4aから遮蔽伝熱部材11を経由してフレーム2の外表面という経路での放熱が促され、シャフト6側に伝わる熱を相対的に低減することが可能となり、シャフト6を伝わる熱が部材に影響を与えることを抑制できる。 Further, in the case where the radiator 8 is provided on one side of both sides in the axial direction and the radiator 8 is not provided on the other side, the shielding heat transfer member 11 is placed on the side on which the radiator 8 is not provided. It can be configured to be provided. As a result, heat is radiated from the coil end 4a via the shielding heat transfer member 11 to the outer surface of the frame 2, and the heat transferred to the shaft 6 can be relatively reduced. It is possible to suppress the influence of the transmitted heat on the member.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

図面中、1、10は回転電機、2、2Aはフレーム、3、3A、3Bはブラケット、3aは平坦面、4は固定子、4aはコイルエンド、5は回転子、6はシャフト、7は軸受け、8、8A、8B、8Cは放熱器、8aは放熱面、9、9A、9B、9C、9D、9E、9Fは遮蔽部材、11は遮蔽伝熱部材、12A、12B、12C、12Dはパーツ(遮蔽伝熱部材)を示す。 In the drawings, 1 and 10 are rotary electric machines, 2 and 2A are frames, 3, 3A and 3B are brackets, 3a is a flat surface, 4 is a stator, 4a is a coil end, 5 is a rotor, 6 is a shaft, and 7 is a shaft. Bearings, 8, 8A, 8B, 8C are radiators, 8a is a heat radiating surface, 9, 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F are shielding members, 11 is shielding heat transfer members, 12A, 12B, 12C, 12D are A part (shielding heat transfer member) is shown.

Claims (4)

固定子および回転子を収容するフレームと、
前記フレームの開口を塞ぐブラケットと、
前記回転子に固定されて共に回転するシャフトと、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受けと、
軸方向において前記回転子と前記軸受けとの間で前記シャフトに取り付けられていて、前記ブラケットの内面に対向する放熱面を有する放熱器と、を備える回転電機。
a frame housing the stator and rotor;
a bracket that closes the opening of the frame;
a shaft fixed to and rotating with the rotor;
a bearing that rotatably supports the shaft;
a radiator mounted on the shaft between the rotor and the bearing in the axial direction and having a heat radiation surface facing the inner surface of the bracket.
前記固定子には、軸方向の端部にコイルエンドが形成されており、
前記放熱器は、軸方向から見た状態において、前記放熱面の外縁が前記コイルエンドの内縁に掛かる大きさに形成されている請求項1記載の回転電機。
A coil end is formed at an axial end of the stator,
2. The electric rotating machine according to claim 1, wherein said radiator is formed to have a size such that an outer edge of said heat radiating surface overlaps an inner edge of said coil end when viewed from the axial direction.
前記固定子には、軸方向の端部にコイルエンドが形成されており、
前記放熱器の前記コイルエンド側に取り付けられ、前記コイルエンドから前記放熱器への直接的な熱輻射の少なくとも一部を遮る遮蔽部材を備える請求項1または2記載の回転電機。
A coil end is formed at an axial end of the stator,
3. The electric rotating machine according to claim 1, further comprising a shielding member attached to the coil end side of the heat radiator and blocking at least part of direct heat radiation from the coil end to the heat radiator.
前記固定子には、軸方向の端部にコイルエンドが形成されており、
前記フレームに取り付けられ、前記放熱器と前記コイルエンドとの間に位置して前記コイルエンドから前記放熱器への直接的な熱輻射の少なくとも一部を遮るとともに、コイルエンドから受けた熱を前記フレームに伝える遮蔽伝熱部材を備える請求項1から3のいずれか一項記載の回転電機。
A coil end is formed at an axial end of the stator,
It is attached to the frame and positioned between the radiator and the coil end to block at least part of direct heat radiation from the coil end to the radiator, and to block heat received from the coil end. 4. The electric rotating machine according to any one of claims 1 to 3, further comprising a shield heat transfer member that transfers heat to the frame.
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